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New twist nylon fiber 사용 인공근육
연구원 2016-10-14 3346

 

New twist nylon fiber 사용 인공근육

 

최근 미국 DallsTexas university의 연구진과 호주의 Wollongong university은 현대적인 재료를 사용하여 아주 오래된 섬유방적 기술을 바탕으로 초강력의 shape-shifting yarn을 최첨단 twisting 시킨 yarn으로 만든 coil상 인공근육을 생산하였다.

이 코일 상 근육은 열 또는 전기적으로 자극을 주었을 때 30% 까지 수축하기 때문에 향후 온도에 따라 porosity(다공도)를 조정하는 옷과 같은 intelligent textile을 제조하는데 그 활용도가 높을 것으로 기대하고 있다.

금년 926일에 출간된 온라인 지인 Proceedings of the National Academy of Sciences의 관점의 기사에서는, UT Dallas’ Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute 연구팀은 이국적인 카본 나노튜브로부터의 영역, 보통의 나일론실과 폴리머 낚싯줄에 이르기까지 다양한 재료를 이용해 고도로 twist 시킨 파이버로부터 만든 새로운 등급의 인공근육을 개발할 수 있는 경로를 묘사하고 있다고 언급하고 있다. 그 이유는 인공근육은 다양한 크기와 구성을 하고 있기 때문에 로봇과 보철 술에서부터 온도에 의해 형태나 다공도를 변화시키는 스마트섬유와 같은 소비제품에 이르기까지 잠재적인 응용영역을 지니고 있기 때문이다.

수천 년 동안 인류는 동물성 섬유인 모와 식물성 섬유를 이용해 fiber를 정렬하고 꼬아서 강한 실을 만들어 왔다. 이 고전적 개념을 기반으로 sewingknitting weaving 등의 21세기 과학을 이용해 UT Dallas에서는 actuating muscle yarn을 생산하게 된 것이다.

예를 들면 카본나노튜브는 본질적으로 초고강도와 전도성을 갖는 중공튜브상의 작은 덩굴손 모양을 하고 있다. 2004년도에 NanoTech Instute의 이사인 Dr. Ray BaughmanUT DallasRobert A. Welch Distinguished Chair in Chemistry가 이끄는 연구팀은 나노튜브 숲을 마치 carded wool과 같이 일직선으로 정렬시킨 파이버와 yarn내의 꼬임 안으로 끌어넣는 방법을 개발하였다.

 

 

 

온도가 변할 때 나선 형태의 인공근육은 수축과 확장을 반복한다.

이어 연구팀들은 수많은 개별 분자를 파이버 길이를 따라 일정하게 정렬해 나일론 바느질 사와 낚싯줄과 같은 폴리머 파이버로 변환시켰다. 낚싯줄과 실의 꼬임은 나선과 생성된 꼬임-또는 회전 방향으로 분자들이 배향되어 있는 인공근육은 분당 10만회 이상 무거운 회전체를 회전시킬 수 있다.

이들 근육들이 꼬임을 준 고무 밴드와 같이 코일처럼 고도로 꼬일 때 이 근육들은 늘어나는 힘을 생성할 수 있고, 여기서 가열할 때 그 길이를 따라 근육이 극적으로 신장하고 냉각할 대 초기 길이로 되돌아온다. 2014년도에 출판된 이 연구에서, 저비용의 낚싯줄로 만든 인공근육은 100배 이상의 무거운 물건을 들어 올릴 수 있어 동일한 길이와 무게를 갖는 사람 골격근육보다 100배 이상의 동력을 얻을 수 있음을 보여주었다.

 

A forest of multi-walled nanotubes are pulled and twisted into yarns.

Credit: Courtesy of the University of Texas at Dallas

 

 

출처 : September 27th, 2016(http://www.utdallas.edu)

 

 

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